高越障性能六双足步行平台的研究

发布时间：2017-04-05 12:01

  本文关键词：高越障性能六双足步行平台的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与其他移动机构相比,步行机构的优势在于其拥有较好的机动性与复杂地形的适应性。单自由度闭链腿部结构与多自由度开链腿部结构相比,控制机制更简单,成本更低廉,同时还可以满足相同或更复杂的功能需求。 在理论研究的基础上,提出了一种基于了六杆七副与八杆十副(高抬腿)两种腿部结构的六双足步行平台。一对相同的腿部结构构成腿组,由腿组代替六足平台的单腿,四个六杆腿组与两个八杆腿组分别构成走行部与越障部以实现正常行驶与越障的基本功能。通过混合连杆腿部结构的组合以及合理的步态规划来提高平台的越障能力。 利用虚拟样机技术对该步行平台进行建模与仿真。通过计算,分析平台稳定行走的条件。在此基础上,分析其在常规路况下直行与差动转向的过程。对平台在上下斜坡、翻越垂直墙、跨越壕沟等情况下的通过性进行分析与讨论。针对不同尺寸范围的障碍进行越障方案设计,同时可得到平台在当前结构下对各种障碍的极限越障能力。通过仿真分析验证了各过程的可行性。 按照技术参数指标,对样机各部分进行结构设计,包括电机选型、齿轮传动设计、机架悬架设计、腿组结构设计、腿部结构设计与避震方案设计等内容。设计样机的控制系统,按照设计标准加工零件、装配样机并进行试验。 以优化步行平台性能指标为目的,从结构创新、构型创新、平衡技术讨论及混合连杆的组合模式探索等方面,对六双足步行平台的相关理论进行技术拓展研究。最后对六双足的应用前景进行了研究与探索。
【关键词】：多足步行平台 单自由度腿部结构 混合连杆机构 高越障性能
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112;TP242
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究的来源、意义及目的11
• 1.3 典型可越障移动平台的研究11-15
• 1.4 步行平台的发展现状15-20
• 1.5 可用于步行平台的腿部机构20-24
• 1.6 论文主要研究工作24-25
• 1.7 本章小结25-26
• 2 六双足步行平台的总体方案设计26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 整体结构设计26-36
• 2.2.1 腿部结构选型26-31
• 2.2.2 腿组方案设计31-32
• 2.2.3 平台整体布局设计32-33
• 2.2.4 驱动方案设计33-36
• 2.3 尺寸参数的确定36-37
• 2.4 步态规划37-42
• 2.4.1 走行部步态规划37-40
• 2.4.2 越障部步态规划40
• 2.4.3 足端轨迹的拟合40-42
• 2.5 本章小结42-44
• 3 整机性能与越障能力分析44-66
• 3.1 引言44
• 3.2 动力学仿真模型的建立44-48
• 3.2.1 Adams仿真软件简介44-45
• 3.2.2 建立仿真模型45-48
• 3.3 常规路况运动能力分析48-54
• 3.3.1 整机稳定性计算48-51
• 3.3.2 平路直行分析51
• 3.3.3 差动转向分析51-54
• 3.4 越障能力分析54-64
• 3.4.1 上下斜坡54-59
• 3.4.2 翻越垂直墙59-63
• 3.4.3 通过壕沟63-64
• 3.5 本章小结64-66
• 4 六双足步行平台的样机设计66-92
• 4.1 引言66-67
• 4.2 样机的结构设计67-84
• 4.2.1 电机选型及布置方案67-72
• 4.2.2 齿轮传动设计72-74
• 4.2.3 机架及悬架设计74-75
• 4.2.4 腿组结构设计75-76
• 4.2.5 腿部结构设计与强度校核76-83
• 4.2.6 足端方案设计83-84
• 4.3 样机的控制方案设计84-87
• 4.4 样机的加工与装配87-88
• 4.5 样机试验88-90
• 4.6 本章小结90-92
• 5 技术拓展与应用研究92-106
• 5.1 引言92
• 5.2 人力操控六双足步行平台的研究92-94
• 5.3 步行平台相关技术拓展94-102
• 5.3.1 腿部结构关节的演化94-95
• 5.3.2 双步态可翻转步行机构95-96
• 5.3.3 主动平衡方案设计96-97
• 5.3.4 避震方案探索97-100
• 5.3.5 混合连杆步行机构探索100-102
• 5.4 六双足平台的应用研究102-104
• 5.5 本章小结104-106
• 6 总结与展望106-110
• 6.1 全文总结106-107
• 6.2 研究展望107-110
• 参考文献110-114
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果114-118
• 学位论文数据集118

【参考文献】

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本文编号：287041